Parametrische Studie

Eine Parametrische Studie dient zum Optimieren von Modellentwürfen. Ein typisches Ziel ist es, unter Einhaltung der zulässigen Spannungs- und Verschiebungskriterien das Gewicht des Bauteils oder der Baugruppe zu verringern.

Für Modelle aus Autodesk ®Inventor® können Sie mithilfe der Funktion Parametrische Studie automatisch eine Reihe von linear-statischen Spannungsanalysen durchführen. Als Parameter dienen in Inventor definierte Bemaßungsvariablen. Sie können einen oder mehrere Parameter auswählen, die Sie variieren möchten, um Ihren Entwurf zu optimieren. Jede Kombination der angegebenen Parameterwerte wird dann analysiert, und die Ergebnisse hinsichtlich Gewicht, Spannung und Verschiebung werden verglichen.

Achtung: Momentan besteht eine bekannte Einschränkung für die Interoperabilität zwischen Autodesk Inventor und Simulation Mechanical, von der abhängt, ob eine parametrische Studie erfolgreich sein wird:

Die aktive Übertragung des CAD-Modell von Inventor aus nach Simulation Mechanical erfordert die Verwendung von Inventor 2014 oder einer neueren Version. Eine parametrische Studie kann nicht für ein Modell ausgeführt werden, das von Inventor 2013 aus aktiv nach Simulation Mechanical 2014 oder eine neuere Version von Simulation Mechanical übertragen wurde.
Es ist jedoch möglich, eine parametrische Studie erfolgreich für ein Inventor 2013-Modell auszuführen, wenn die CAD-Datei von Simulation Mechanical 2014 oder einer neueren Version von Simulation Mechanical aus abgerufen wird. Das heißt, Sie müssen die CAD-Datei über das Dialogfeld Datei Öffnen in Simulation Mechanical öffnen, anstatt die Modellübertragung in Inventor zu starten.

Vor dem Ausführen des Befehls Parametrische Studie müssen Sie die folgenden Aufgaben durchführen:

Wenden Sie die Lasten und Abhängigkeiten an, auf denen die Ergebnisse basieren sollen.
Definieren Sie die Netzeinstellungen, und wenden Sie, falls gewünscht, die optionale Netzverfeinerung an. Die Angaben bezüglich Netzgröße, Optionen und Verfeinerung dienen als Grundlage für alle Iterationen der parametrischen Studie.

Zusätzlich können Sie die folgenden optionalen Aufgaben durchführen:

Vernetzen Sie das Modell.
Führen Sie die Simulation basierend auf der ursprünglich importierten Geometrie aus.

Diese Netz- und Simulationsaufgaben werden im Rahmen einer parametrischen Studie mehrere Male automatisch durchgeführt. Es ist jedoch hilfreich, die Netzgröße und -qualität zu visualisieren, um festzustellen, ob andere Einstellungen oder eine lokale Verfeinerung von Vorteil wären. Außerdem erhalten Sie durch Ausführung einer Anfangssimulation gewisse Basislinien-Ergebnisse, die Ihnen helfen können, einen geeigneten Wertebereich für die parametrische Studie zu bestimmen.

Klicken Sie zum Starten einer parametrischen Studie auf den Befehl Setup Modell einrichten Parametrische Studie(). Das Verfahren zum Durchführen der Studie wird nachfolgend dargestellt.

Schritt 1: Auswählen der zu variierenden Parameter

Das erste Fenster enthält eine Liste aller Modellparameter, angeordnet in den folgenden Spalten:

Name: In dieser Spalte sind die Namen der Parameter aufgelistet, gruppiert nach dem Baugruppenbauteil und dem Element, zu dem jeder Parameter gehört. Beispielsweise würde in einem bestimmten Bauteil auf das Element Extrusion 2 eine Liste der Parameter folgen, die diesem Element zugeordnet sind. Darauf würde das nächste Element (z. B. Kreisförmige Anordnung 1) angezeigt werden, gefolgt von den Parametern, die ihm zugeordnet sind. Jedem Parameternamen ist ein Kontrollkästchen vorangestellt. Aktivieren Sie das Kontrollkästchen für jeden Parameter, den Sie für Ihre Studie variieren möchten.
Tipp: In der Regel empfiehlt es sich, für eine einzelne Studie nicht zu viele Parameter zu variieren. Dies hat zwei Gründe:
- Es ist schwieriger, die Sensitivität der Ergebnisse von Änderungen eines bestimmten Parameters zu ermessen, wenn gleichzeitig andere Parameter geändert werden.
- Die Durchführung der Studie kann aufgrund der großen Anzahl von Kombinationen von Parameterwerten erhebliche Zeit in Anspruch nehmen. Wenn beispielsweise vier Parameter variiert werden, wobei für jeden fünf mögliche Werte angegeben sind, beträgt die Anzahl der Kombinationen von Werten für die Studie 625 (5⁴). Das Modell müsste somit 625 Mal vernetzt und berechnet werden, um die parametrische Studie abzuschließen.
Wert: Der aktuelle Wert des Parameters, wie im CAD-Modell angegeben.
Einheiten: Die Einheiten des Parameters (z. B. mm oder Grad).

Klicken Sie auf die Schaltfläche Weiter, um mit Schritt 2 fortzufahren, oder klicken Sie im Navigationsrahmen am linken Rand des Dialogfelds auf Konfiguration/Ausführen.

Schritt 2: Ändern der Parameter und Starten der Analyse

In diesem Schritt werden die im vorherigen Schritt ausgewählten Parameter, die variiert werden sollen, in dem Dialogfeld aufgelistet. Sie können die Werte für jeden Parameter mithilfe einer der vier folgenden Methoden angeben:

Geben Sie einen einzelnen numerischen Wert ein (z. B. 37.5).
Geben Sie eine Liste von einzelnen numerischen Werten durch Semikolons getrennt ein (z. B. 2.5;2.75;3;3.5).
Geben Sie einen Wertebereich und die Gesamtzahl der Werte gemäß der folgenden Syntax ein:
Anfangswert-Endwert:Anzahl der Werte

Beispiel: 5-10:3

Entspricht den Werten: 5;7.5;10
Geben Sie einen Wertebereich und die Erhöhung gemäß der folgenden Syntax ein:
Anfangswert-Endwert|Erhöhung

Beispiel: 10-16|2

Entspricht den Werten: 10;12;14;16

Anmerkungen:

Bei einzelnen Listen und Bereichen (oben genannte Methoden 2 bis 4) müssen die Werte in aufsteigender Reihenfolge angegeben werden.
Bei Methode 4 darf die Erhöhung nicht höher sein als die Differenz zwischen dem Anfangs- und dem Endwert. Beispielsweise ist 5-10|6 keine zulässige Eingabe, da die Erhöhung (6) den Wertebereich (10-5 = 5) überschreitet.

Sobald die Parameterwerte festgelegt wurden, klicken Sie auf die Schaltfläche Ausführen, um die Analysereihe zu starten. Für die gesamte Studie und für die aktuelle Iteration werden Fortschrittsbalken angezeigt. Anmerkungen rechts von den Fortschrittsbalken geben an, wie viele Analysen durchgeführt wurden, wie viele erforderlich sind, welcher Prozess aktuell ausgeführt wird (z. B. Vernetzung oder Prozessorberechnung) und wie viel Prozent abgeschlossen sind (insgesamt und für die aktuelle Iteration). Es werden alle Kombinationen der angegeben Parameter analysiert.

Während der Ausführung ändert sich die Schaltfläche Ausführen in eine Schaltfläche Anhalten. Klicken Sie auf diese Schaltfläche, um die Analysereihe beim aktuellen Fortschrittsstand anzuhalten.

Wenn die Analyse angehalten ist, können Sie auf die Schaltfläche Neustart klicken, um die Analysereihe fortzusetzen. Sie wird an dem Punkt fortgesetzt, an dem sie angehalten wurde. Bereits abgeschlossene Iterationen müssen nicht erneut berechnet werden. Die Schaltfläche Neustart ist abgeblendet, wenn die Studie nicht angehalten oder vollständig durchgeführt wurde.

Wurde die Studie vollständig durchgeführt, wechselt sie automatisch zum Dialogfeld für Schritt 3.

Schritt 3: Erstellen von Filtern und Überprüfen der Ergebnisse

Nachdem alle Iterationen der parametrischen Studie abgeschlossen sind, wird eine Zusammenfassung der Ergebnisse angezeigt. Für jede Iteration der parametrischen Studie wird ein neuer Satz von Modelldateien erstellt und in einem Unterordner mit dem Namen pStudy_x abgelegt, wobei x die Iterationsnummer ist. Jeder dieser Unterordner befindet sich in einem Ordner mit dem Namen Modellname.pStudy, wobei Modellname der Name des ursprünglichen Modells ist. Der Ordner Modellname.pStudy befindet sich im selben Verzeichnis wie die ursprüngliche FEM-Datei Modellname.fem.

Ganz oben in dem Dialogfeld befindet sich eine Tabelle mit den oberen und unteren Grenzwerten für die folgenden drei Ergebnisse:

Maximale von Mises-Spannung
Gewicht
Maximale Verschiebung

In der Tabelle werden vorgabemäßig für jedes Ergebnis die vollständigen Bereiche aufgelistet.

Unterhalb der Tabelle mit den oberen und unteren Grenzwerten befindet sich eine Zusammenfassung der Ergebnisse für jede Kombination von parametrischen Werten, die analysiert wurde. Die Spalten enthalten die folgenden Informationen:

Index: Eine jeder Parameterkombination zugewiesene ID-Nummer.
Maximale von Mises-Spannung
Gewicht
Maximale Verschiebung
Vorschau: Eine Miniaturansicht des Modells. Wenn Sie auf ein Vorschaubild doppelklicken, wird das Modell, das die betreffende Parameterkombination für diesen Index darstellt, in einer neuen Sitzung von Simulation Mechanical geöffnet.

Wichtig: Die durch die parametrische Studie aufgelisteten Größen der von Mises-Spannung basieren auf den geglätteten Ergebnissen. Die nicht geglätteten Spannungen werden vorgabemäßig ebenfalls in der Ergebnisanzeige angezeigt. Die Ergebnisse der parametrischen Studie sind daher (bei Verwendung der Vorgabeeinstellungen) konsistent mit den entsprechenden Ergebnissen des Konturplots in der Ergebnisanzeige.

Anmerkung: Wenn eine Parameterkombination zu einer ungültigen Geometrie führt oder bei einer bestimmten Iteration die Vernetzung oder Berechnung fehlschlägt, wird in der Voransicht das folgende Bild angezeigt:

So filtern Sie die Ergebnisse

Sie können einen Filter auf die Tabelle anwenden, um Iterationen mit Ergebnissen auszublenden, die außerhalb der Richtlinien des Zielentwurfs liegen. Um einen Filter anzuwenden, führen Sie eine oder mehrere der folgenden Aktionen aus und klicken dann auf die Schaltfläche Anwenden:

Verringern Sie den Oberen Grenzwert für ein oder mehrere der drei Ergebnisse.
Erhöhen Sie den Unteren Grenzwert für ein oder mehrere der drei Ergebnisse.

Alle Iterationen, deren Ergebnis über dem vom Benutzer angegebenen oberen Grenzwert oder unter dem vom Benutzer angegebenen unteren Grenzwert liegt, werden aus der Tabelle mit der Zusammenfassung der Ergebnisse entfernt.

Klicken Sie auf die Schaltfläche Deaktivieren, um Ihre Filter zu löschen und zur Anzeige aller Ergebnisse zurückzukehren.

Anmerkung: Wenn Sie einen Filter anwenden, werden ungültige Ergebnisse aus der Tabelle entfernt. Wenn der Filter dann deaktiviert wird, werden die ungültigen Ergebnisse in der Tabelle NICHT wiederhergestellt. Einmal ausgeblendete ungültige Ergebnisse bleiben ausgeblendet.

So speichern Sie die Ergebnisse der parametrischen Studie

Wenn Sie die parametrische Studie beenden, ohne die Zusammenfassung der Ergebnisse zu speichern, geht die Tabelle mit dem Ergebnisvergleich verloren. Allerdings bleiben die Modelle im Ordner Modellname.Pstudy erhalten.

Klicken Sie auf die Schaltfläche Speichern, geben Sie den gewünschten Namen und Speicherort für die Datei an, und klicken Sie auf Speichern. Die Ergebnistabelle wird als CSV-Textdatei (kommagetrennte Werte) gespeichert. Die CSV-Datei enthält die folgenden Spalten:

Index
Maximale von Mises-Spannung
Gewicht
Maximale Verschiebung
Pfad zur FEM-Datei
CAD-Parameter

Die Einheiten werden in der Kopfzeile der entsprechenden Spalten angezeigt.

Allgemeine Anmerkungen:

Verwenden Sie die Schaltflächen Weiter oder Zurück, um zum nächsten bzw. vorherigen Schritt der parametrischen Studie zu gelangen.
Sie können auch zu jedem der drei Schritte der parametrischen Studie springen, indem Sie im Navigationsrahmen an der linken Seite des Dialogfelds auf Parameter, Setup/Ausführen oder Ergebnisse klicken.
Sie können die parametrische Studie schließen und zur FEM-Editor-Umgebung zurückkehren, indem Sie entweder auf die Schaltfläche FEM-Editor oder auf das Symbol X in der oberen rechten Ecke des Dialogfelds klicken.
Wenn Sie die parametrische Studie schließen, bevor alle Iterationen analysiert wurden, wird das Setup verworfen. Sie müssen dann vor dem Durchführen einer Studie die Parameter erneut auswählen und die Werte erneut definieren. Die gezeigten Parameterwerte sind die letzten analysierten Werte, wenn eine frühere Studie zumindest teilweise abgeschlossen wurde. Die ursprünglichen Parameterwerte werden während der Studie überschrieben.